アメリカの科学者、すなわち「サミュエルP.ラングレー」は、1880年に最初のボロメータを発明しました。 検流計 及び ホイートストンブリッジ たわみを生成するために使用されます。ここで生成される偏向は、小さな偏向に使用される放射強度に比例する可能性があります。次のボロメータには、主に4つのプラチナゲートが含まれており、各ゲートは一連のストリップで設計されています。これらのストリップの配置は、抵抗ブリッジアーム内で行うことができます。これらのグレーティングは、ブリッジアームの反対側に配置されています。そのため、抵抗ブリッジで黒い端の金属ストリップの温度が上昇すると、ボロメータデバイスを使用して放射を測定します。この記事では、ボロメータ、動作、回路、利点、およびアプリケーションの概要について説明します。
“pn接合ダイオードとは ”
ボロメータとは何ですか？
定義： マイクロ波エネルギーの放射と熱を検出および測定するために使用される機器は、ボロメータとして知られています。このデバイスは、温度に敏感な抵抗素子を使用して動作します。 抵抗 この要素のは温度によって変化します。最も頻繁に使用される抵抗要素はBarretterと サーミスタ 。このデバイスの速度と感度は、ボロメータとその環境の間の熱抵抗を変更することで変更できます。ただし、感度と速度はどちらも熱抵抗の方向に反比例します。その結果、高感度ボロメータはしばしば低速になります。
ボロメータの動作
ボロメータには、わずかな金属層で構成された吸収部分が含まれています。この部品の接続は、サーマルリンクを使用して熱源を介して行うことができます。放射が吸収部分に当たると、その温度は温度内で変化します。そのため、リザーバー温度と比較して、吸収部分を使用した放射吸収のため、この温度は高くなっています。
固有の熱時定数は、吸収要素とリザーバーの間の熱容量比に相当します。したがって、温度変化は、吸収部に接続された測温抵抗体を介して直接測定されます。場合によっては、吸収部品の抵抗が温度変化の計算に使用されます。
ボロメータ回路
ボロメータの回路図を以下に示します。これの配置は、ブリッジの形で行うことができます。このブリッジの片方のアームには、温度に敏感なものが含まれています。 抵抗器 。この抵抗器の配置は、電力を測定できるマイクロ波エネルギー場で行うことができます。
ボロメータ回路
この抵抗器は、内部で熱が発生するため、測定電力を吸収します。この発生した熱により、要素の抵抗が変化する可能性があります。抵抗の変化は、ブリッジ回路で測定できます。
ボロメータの構築は、差動増幅器と発振器の組み合わせを使用して行うことができます。回路のバランスが崩れると、回路が発振します。メーターの抵抗素子は電力を吸収して回路のバランスを取ります。したがって、DCバイアスを調整することでブリッジ回路のバランスをとることができます。
ボロメータ回路は、マイクロ波フィールド内に配置できます。そのため、放射は要素を介して吸収されて温度が上昇し、抵抗が変化します。
耐寒性により、逆方向に不等式が発生します。そのため、発振器出力は不均衡によって減少し、ブリッジ回路のバランスを取ります。回路内の減少した電力は、電子機器によって測定できます 電圧計 発振器を通して増加したパワーを表示するように。この電力は、抵抗素子を介してマイクロ波場に吸収されます。
ボロメータブリッジは、主に次の2つの要素を使用します。
バレッター
バレッターは金属で作られたワイヤーの一種です。このワイヤーは、正の温度係数である特性を持っています。温度が上昇すると、金属線の温度も上昇します。
サーミスタ
サーミスタは、半導体材料で作ることができる熱抵抗器の一種です。これの主な特性は負の温度係数です。これは、温度が上昇すると抵抗が減少することを意味します。
したがって、バレッターはサーミスタと比較して非常に敏感な金属線です。これは、0.01〜10mWの範囲の電力を測定するためによく使用されます。 10mWを超える電力を測定するには、ボロメータと減衰器の組み合わせを使用します。
新しいボロメータ
新しいボロメータデバイスは、シンプルで高速であり、より多くの波長をカバーします。これらは実験室の条件下で設計され、受信した電磁放射光子を介して運ばれる全エネルギーを測定するために使用されます。この放射は遠方の銀河から来ており、電波、可視光、マイクロ波、その他のスペクトル部分の形をしています。
新しいボロメータは、放射を吸収し、温度上昇を測定するために金属を使用しているため、従来のボロメータとはまったく異なります。材料内の原子の振動に依存して応答を低下させるボロメータは他にもいくつかあります。
利点
メイン ボロメータの利点 以下のものが含まれます。
- これらの機器は、他の保守的な粒子検出器と比較して、エネルギーの分解能と感度の点で非常に効率的です。
- これらの機器は室温で機能するため、冷却する必要はありません。
- また、非電離元素、光子、電離粒子および光子を計算することもできます。
アプリケーション
メジャーな ボロメータの用途 以下のものが含まれます。
- ボロメータは、電磁放射または熱を検出するために使用される非常に感度の高いデバイスです。
- このデバイスの新しいアプリケーションは、熱画像、科学、遠隔環境の監視、ソーラープローブ、およびTHz通信です。
- 粒子検出器、赤外線カメラ、指紋スキャナー、山火事検出、隠し武器検出、空気監視、天文アプリケーションで使用されます。
現在、デバイスのプラチナを半導体ストリップに置き換えることができるため、最新のボロメータが頻繁に使用されています。このデバイスは非常に高温の抵抗係数を持っているため、デバイスの応答性が向上します。
したがって、これはすべてについてです ボロメータの概要 このデバイスの別名は熱量計です。これは、主に粒子や放射線に使用され、ミリ波や遠赤外線の光を検出するためにも使用される検出器の一種です。ここにあなたへの質問があります、ボロメータの不利な点は何ですか？
